JP7267972B2 - エレベーターブレーキ診断システムおよびエレベーターブレーキ診断方法 - Google Patents

Description

本発明は、エレベーターブレーキ診断システムおよびエレベーターブレーキ診断方法に関する。

エレベーターの巻上機には、ブレーキ装置が設けられており、このブレーキ装置として、例えば２つのブレーキを備えたダブルブレーキが知られている。各ブレーキは、巻上機モータの軸に固定されたディスクまたはドラムに対して、アマチュアを押し付けて巻上機を制動する。そして、コイルに通電している間はアマチュアが吸引されて開放状態にあり、コイルに通電されていない間はアマチュアが吸引されずに制動状態にある。また、各ブレーキが制動状態にあるか開放状態にあるかを検出してその信号を出力する状態検出用のブレーキスイッチが設けられている。

このようなブレーキ装置を備えたエレベーターでは、ブレーキ本体、ブレーキスイッチのいずれかの不具合が原因であっても、ブレーキスイッチが異常を検出して、エレベーターが停止し、乗客を乗りかご内に閉じ込めてしまうことがある。

上述の背景から、特許文献１には、乗客が乗りかご内に閉じ込められる可能性を低減するため、エレベーターの異常停止時にエレベーター制御部からブレーキ開放指令を出し、乗りかごが移動可能であれば、ブレーキスイッチの異常と判断し、移動不可であれば固渋等によるブレーキ本体の異常と判断することが開示されている。

特開２０１２－１４０２３５号公報

特許文献１に記載の技術では、ブレーキの異常発生時に、ブレーキの異常原因がブレーキスイッチの異常なのかブレーキ自体の異常なのかの判定は可能である。また、ブレーキスイッチの異常であれば、ブレーキを開放状態にして乗りかごを移動させて乗りかご内に乗客を閉じ込めることはない。

しかしながら、固渋等によるブレーキ自体の異常の場合、ブレーキを開放状態にすることが不可能なため、乗りかごを移動することができず、乗りかご内に乗客を閉じ込めるおそれが残されていた。

本発明の目的は、エレベーターが異常停止する前に、ブレーキの異常の兆候をとらえ、異常の兆候がある場合にブレーキの劣化箇所を特定するエレベーターブレーキ診断システムおよびエレベーターブレーキ診断方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、エレベーターのブレーキ装置に設けられたブレーキスイッチの情報を取得する通信部を備えたエレベーターブレーキ診断システムにおいて、前記通信部で取得した前記情報に基づき、前記ブレーキ装置の釈放時間の所定期間当たりの変化量を算出する変化量算出部と、前記変化量算出部で算出した前記変化量の標準偏差を算出する標準偏差算出部と、前記標準偏差算出部で算出した前記標準偏差、および、前記釈放時間の絶対値を用いて、ブレーキ自体の劣化と前記ブレーキスイッチの劣化を区別する判定部と、を有する。

本発明によれば、エレベーターが異常停止する前に、ブレーキの異常の兆候をとらえ、異常の兆候がある場合にブレーキの劣化箇所を特定するエレベーターブレーキ診断システムおよびエレベーターブレーキ診断方法を提供できる。

実施形態に係るエレベーターブレーキ診断システムを示す全体構成図である。 ストローク不良の場合におけるブレーキ釈放（制動）時間の変化を示すグラフである。 ブレーキスイッチ不良の場合におけるブレーキ釈放（制動）時間の変化を示すグラフである。 監視センターに対応する監視サーバのブロック図である。 ブレーキ診断手順を示すフローチャートである。 図６のステップＳ２における処理を説明するための図である。 図６のステップＳ３，４における処理を説明するための図である。 図６のステップＳ５における処理を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。図１は、本実施形態に係るエレベーターブレーキ診断システムを示す全体構成図である。

図１に示すように、診断対象のブレーキ装置を備えたエレベーターは、乗りかご１および釣り合い重り２を有し、これらが主ロープ３によって連結されている。主ロープ３は、図示しない巻上機が備えるシーブ４に巻き掛けられ、図示しない昇降路内で乗りかご１および釣り合い重り２を懸垂する。また、巻上機が備える図示しないモータによってシーブ４が回転駆動されると、主ロープ３がシーブ４の回転に応じて送り出される。これにより、主ロープ３に連結された乗りかご１および釣り合い重り２が、昇降路内を昇降し、乗りかご１が所定の階床へ移動する。

乗りかご１を停止状態に保持するブレーキは、シーブ４と同じ回転軸を持つブレーキドラム５と、このブレーキドラム５の左右に配置され、ブレーキドラム５を押圧可能なブレーキライニング６ａ、６ｂと、を備えている。さらに、ブレーキには、ブレーキライニング６ａ、６ｂが正常に釈放（制動）、吸引（開放）しているかどうかを確認するために、ブレーキスイッチ７ａ、７ｂが設けられている。このブレーキスイッチ７ａ、７ｂは、制御装置８からブレーキ釈放、吸引の信号が出力されてから実際にブレーキライニング６ａ、６ｂがブレーキドラム５を制動、開放するまでの時間を計測する。乗りかご１が停止中においては、ブレーキ釈放（制動）状態に保たれるが、エレベーター起動時には、ブレーキ吸引（開放）状態となり、乗りかご１の昇降が可能となる。

ここで、エレベーターは、乗りかご１内の負荷が定格積載量の半分となった場合に、釣り合い重り２と同じ重量となるバランスとなっている。しかしながら、一般にはエレベーターは、乗りかご１内の負荷がない停止状態でいる時間の方が、起動状態よりも長い。すなわち、乗りかご１全体の重量より釣り合い重り２の方が重い時間が長くなる傾向にある。また、乗りかご１と釣り合い重り２を連結する主ロープ３についても、乗りかご１の停止位置により、乗りかご１側と釣り合い重り２側に掛かるロープ部分の荷重の配分が変化する。このようなエレベーターにおけるブレーキにおいては、乗りかご１と釣り合い重り２との重量バランスにより、左右のブレーキライニング６ａ、６ｂとブレーキドラム５の位置関係は変化し、エレベーターの起動により左右のブレーキ釈放（制動）時間に変化や違いが生じる。また、保全作業を実施することでブレーキ釈放（制動）時間が変化することがある。さらに、エレベーターによっては、ブレーキ釈放（制動）時間が稼動頻度によって変化する。

他に、ブレーキ釈放（制動）時間の変化が起こる主な原因として、次の２つが考えられる。１つ目の原因は、ブレーキ内部の錆びなどにより、左右のブレーキライニング６ａ、６ｂの動作ストロークが初期値から変化して動作が緩慢になる場合である。このようにストローク不良の場合、図２に示す通り、ブレーキ釈放（制動）時間の変化は、経時的な挙動となる。次に、２つ目の原因は、ブレーキスイッチ７ａ、７ｂの接点の接触抵抗が不安定になり不要動作を起こす場合である。このようにブレーキスイッチ不良の場合、図３に示す通り、ブレーキ釈放（制動）時間の変化は、ばらつきながら変化する挙動となる。

これに対し、ブレーキ吸引（開放）時間は、図示しないブレーキコイルを励磁して、ブレーキライニング６ａ、６ｂを強制的に吸引するので、ブレーキ吸引（開放）時間は、変化することはない。したがって、ブレーキの異常を判定するには、ブレーキ吸引（開放）時間ではなく、ブレーキ釈放（制動）時間を劣化情報として利用することが効果的である。さらに、所定のデータ収集周期のブレーキ釈放（制動）時間の最大値をとることで、信頼性の高い診断結果が得られる。

本実施形態のエレベーターブレーキ診断システムは、主ロープ３を駆動する巻上機のモータを制動するブレーキの劣化状態を診断するものである。制御装置８は、各種の要因で変化するブレーキ釈放（制動）時間を計測するために、ブレーキスイッチ７ａ、７ｂの出力データ（ＳＡ、ＳＢ）をブレーキ稼動情報として収集し、監視装置１０に蓄積する。監視装置１０が蓄積したブレーキ稼動情報は、定期的、または、監視装置１０が監視センター３０から指令信号を受信すると、通信回線２０を介して、監視センター３０へ送信される。監視センター３０は、受信したブレーキ稼動情報に基づいてブレーキの劣化状態を診断し、診断結果に応じてブレーキの対応指示信号を、営業所が備える営業所端末４０や保守員が携帯する携帯端末５０に発信する。

図４は、監視センター３０に対応する監視サーバのブロック図である。監視サーバは、監視装置１０から取得されるブレーキ釈放（制動）時間に基づいてブレーキの劣化状態を診断する。図４に示すように、本実施形態の監視サーバは、制御部３１と、通信部３２と、記憶部３３と、変化量算出部３４と、標準偏差算出部３５と、判定部３６と、発報部３７と、を備えている。ここで、制御部３１は、通信部３２等を制御するものである。通信部３２は、監視装置１０を介してブレーキスイッチ７ａ、７ｂの出力データを受信したり、発報部３７を介して営業所端末４０等に診断結果を発信したりするものである。記憶部３３は、各閾値（ブレーキ釈放時間の変化量の標準偏差に関する部位判定境界値、ブレーキ釈放時間に絶対値に関する正常動作基準値）や、過去に発生した診断情報などを保存するものである。変化量算出部３４は、通信部３２で取得した情報に基づき、ブレーキ装置の釈放時間の所定期間当たりの変化量を算出するものである。標準偏差算出部３５は、変化量算出部３４で算出した変化量の分布から標準偏差を算出するものである。判定部３６は、標準偏差算出部３５で算出した標準偏差、および、釈放時間の絶対値を用いて、ブレーキ自体の劣化とブレーキスイッチの劣化を区別するものである。

次に、本実施形態に係るエレベーターブレーキ診断システムによる、具体的な診断方法について説明する。図５は、ブレーキ診断手順を示すフローチャートである。図５に示すように、エレベーターブレーキ診断システムは、まず、ブレーキ稼動情報として取得されるブレーキスイッチ７ａ、７ｂの出力データから、ブレーキ釈放時間を求める（ステップＳ１）。

次に、エレベーターブレーキ診断システムの変化量算出部３４は、過去１年間のブレーキ釈放時間を抽出し、１カ月毎の傾き（変化量）を算出する（ステップＳ２）。図６は、このステップＳ２における処理を説明するための図である。図６に示すように、ブレーキライニング６ａ、６ｂの動作ストロークの変化（ストローク不良）時は、ブレーキ釈放時間が経時的に変化する挙動となり、変化量（月）は小さい。これに対して、ブレーキスイッチ７ａ、７ｂ接点の接触抵抗変化（ブレーキスイッチ不良）時は、ブレーキ釈放時間がばらつきながら変化する挙動となり、変化量が大きいという違いがある。

続いて、エレベーターブレーキ診断システムの標準偏差算出部３５は、上述の変化量（傾き）の分布を求め（ステップＳ３）、動作ストローク変化、接触抵抗変化、各々の場合の標準偏差を算出する（ステップＳ４）。図７は、このステップＳ３，４における処理を説明するための図である。図７に示すように、ストローク不良の場合は標準偏差（傾きの分布）が小さく、ブレーキスイッチ不良の場合は標準偏差（傾きの分布）が大きいことが分かる。

次に、エレベーターブレーキ診断システムの判定部３６は、ステップＳ４で算出した標準偏差を、過去の同種故障の標準偏差の分布と比較し、動作ストローク変化なのか接触抵抗変化なのかを判定する（ステップＳ５）。図８は、このステップＳ５における処理を説明するための図である。図８に示すように、判定部３６は、標準偏差が部位判定境界値（第１の閾値）より大きい場合にブレーキスイッチ７ａ、７ｂの異常（ブレーキスイッチ不良）と判定する。

同種故障の標準偏差の分布は、過去すべての故障が発生した、診断対象エレベーターと同一ブレーキ形式、同一速度、同一積載荷重の全エレベーターの故障発生月から１２ヶ月分遡って抽出したデータが利用される。そして、過去の同種故障のブレーキ釈放時間の傾きを求め、傾きの分布から標準偏差を算出し、標準偏差の分布が導き出される。その結果、ブレーキ釈放時間が経時的に変化して傾きの密集した分布と、ブレーキ釈放時間がばらつきながら変化して傾きのなだらかな分布と、に分かれる。そして、診断対象のブレーキにおける釈放時間の傾きの標準偏差がどちらの分布に該当するかで、原因が動作ストローク変化なのか接触抵抗変化（ブレーキスイッチ不良）なのかを切り分ける。なお、どちらの分布なのかを切り分けるための部位判定境界値は、過去のブレーキ異常発生時のデータを機械学習にかける、統計的手法で分析する等で決定される。

また、過去に診断対象エレベーターと同一ブレーキ形式、同一速度、同一積載荷重の異常がない場合は、正常時の稼動データを時系列分析にかけ、傾きを求め、傾きの分布から傾きの標準偏差を算出して、標準偏差のＮ倍を部位判定境界値としても良い。この場合でも、部位判定境界値はデータを機械学習にかける、統計的手法で分析する等で決定される。

ステップＳ５の結果、ブレーキ釈放時間の傾きの標準偏差が、記憶部３３に記録された部位判定境界値以下であれば、動作ストローク変化と判定し、部位判定境界値より大きければ、ブレーキスイッチ接点の異常と判定する（ステップＳ８）。

ブレーキスイッチ接点の異常と判定された場合、監視センター３０の発報部３７は、ブレーキスイッチ７ａ、７ｂの交換指示を、営業所が備える営業所端末４０や保守員が携帯する携帯端末５０に発報する（ステップＳ９）。

一方、動作ストローク変化と判定された場合、判定部３６は、さらに、ブレーキ釈放時間の絶対値が、制御装置８が故障と判断する正常動作基準値（第２の閾値）以上であるかを判定する（ステップＳ６）。ブレーキ釈放時間の絶対値が、記憶部３３に記録された正常動作基準値以上と判断されれば、ブレーキ自体の異常として、ストローク不良と判定する（ステップＳ１０）。この場合、発報部３７は、ストローク調整指示を営業所端末４０や携帯端末５０に発報する（ステップＳ１１）。

また、ステップＳ６で、ブレーキ釈放時間の絶対値が正常動作基準値より小さいと判定されれば、すぐに故障に至ることはないので、正常とみなす（ステップＳ７）。この場合、ブレーキに対する保全作業は不要なため、監視センター３０は、営業所端末４０や携帯端末５０に発報はしないが、異常発報と同様に診断実績として記憶部３３にデータを記憶する。

上述したように、本実施形態によれば、ブレーキの異常の兆候をとらえ、異常の兆候がある場合にブレーキの劣化箇所を特定できる。特に、ブレーキ自体の劣化が原因でエレベーターが異常停止するのを未然に防止できるので、乗りかご内に乗客が閉じ込めることを防ぐことが可能となる。その結果、保全品質を向上させたエレベーターブレーキ診断システムを実現できる。

なお、本発明は前述した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前述した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、実施形態の一部について、他の構成の追加、削除、置き換えをすることが可能である。

１：乗りかご
２：釣り合い重り
３：主ロープ
４：シーブ
５：ブレーキドラム
６ａ，６ｂ：ブレーキライニング
７ａ，７ｂ：ブレーキスイッチ
８：制御装置
１０：監視装置
２０：通信回線
３０：監視センター
３１：制御部
３２：通信部
３３：記憶部
３４：変化量算出部
３５：標準偏差算出部
３６：判定部
３７：発報部
４０：営業所端末
５０：携帯端末

Claims (6)

1. エレベーターのブレーキ装置に設けられたブレーキスイッチの情報を取得する通信部を備えたエレベーターブレーキ診断システムにおいて、
   前記通信部で取得した前記情報に基づき、前記ブレーキ装置の釈放時間の所定期間当たりの変化量を算出する変化量算出部と、
   前記変化量算出部で算出した前記変化量の標準偏差を算出する標準偏差算出部と、
   前記標準偏差算出部で算出した前記標準偏差、および、前記釈放時間の絶対値を用いて、ブレーキ自体の劣化と前記ブレーキスイッチの劣化を区別する判定部と、を有することを特徴とするエレベーターブレーキ診断システム。
2. 請求項１に記載のエレベーターブレーキ診断システムにおいて、
   前記判定部は、前記標準偏差が第１の閾値より大きい場合に前記ブレーキスイッチの異常と判定し、前記標準偏差が前記第１の閾値以下で且つ前記絶対値が第２の閾値以上の場合にブレーキ自体の異常と判定し、前記標準偏差が前記第１の閾値以下で且つ前記絶対値が前記第２の閾値より小さい場合に正常と判定することを特徴とするエレベーターブレーキ診断システム。
3. 請求項２に記載のエレベーターブレーキ診断システムにおいて、
   前記第１の閾値は、過去に発生した異常時の標準偏差に基づいて定められるものであることを特徴とするエレベーターブレーキ診断システム。
4. 請求項２に記載のエレベーターブレーキ診断システムにおいて、
   前記第１の閾値は、正常時の標準偏差のＮ倍であることを特徴とするエレベーターブレーキ診断システム。
5. 請求項２に記載のエレベーターブレーキ診断システムにおいて、
   前記判定部は、前記標準偏差が前記第１の閾値以下で且つ前記絶対値が前記第２の閾値以上の場合に、ブレーキのストローク異常と判定することを特徴とするエレベーターブレーキ診断システム。
6. エレベーターのブレーキスイッチの情報を取得してブレーキ装置の診断を行うエレベーターブレーキ診断方法において、
   前記ブレーキスイッチの情報に基づき、前記ブレーキ装置の釈放時間の所定期間当たりの変化量を算出するステップと、
   前記変化量の標準偏差を算出するステップと、
   前記標準偏差、および、前記釈放時間の絶対値を用いて、ブレーキ自体の劣化と前記ブレーキスイッチの劣化を区別するステップと、を有することを特徴とするエレベーターブレーキ診断方法。

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